并聯(lián)供電均流系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

鄒 魯

（曲阜師范大學計算機科學學院 山東 日照 276826）

0 引言

隨著科技的進步與發(fā)展，多個DC/DC模塊并聯(lián)得到越來越廣泛的應用。電源模塊并聯(lián)技術的研究也日益增多。在并聯(lián)系統(tǒng)中必須引入均流控制來保證電流的均勻分配，均流技術已經(jīng)成為電源并聯(lián)技術的關鍵技術之一。

1 設計方案的確定

1.1 DC模塊的選擇

TD1583是380 kHz固定頻率單片降壓開關模式穩(wěn)壓器，具有內(nèi)部功率MOSFET內(nèi)置。它達到3A的連續(xù)輸出電流超過寬輸入供電電壓范圍內(nèi)具有優(yōu)異的負載和行規(guī)。該器件包括一個參考電壓，振蕩電路，誤差放大器，內(nèi)部PMOS等。PWM控制電路能夠調(diào)整線性地從0到100%的占空比。

1.2 輸出電流均流實現(xiàn)方案

UCC29002采用一個高增益、高精度的放大器，能檢測到外面的輸入的微小的電壓變化量，放大倍數(shù)的大小可以通過改變外電路的參數(shù)獲得。UCC29002中的電流檢測放大器的輸入偏置電壓極低，使得它可以精確的檢測到一個阻值很小的電流采樣電阻上的微小電流變化量。而且，它的共模范圍介于接地電壓和 UCC29002供電電壓之間。因此，電流感應電阻可置于接地回路或電源的正輸出線中，其均流精度最佳可達到1%。

1.3 單片機控制實現(xiàn)過流保護方案

使用低功耗單片機MSP430實時監(jiān)測電流。因為UCC29002的8腳電壓與系統(tǒng)的輸出電流成正相關，我們用MSP430片內(nèi)12位ADC定時采樣該電壓。并把它與預先設定的電壓比較來判斷過流。當連續(xù)兩次檢測到電流過大時，關斷TPS5430使系統(tǒng)不輸出電壓，6秒延時后使能TPS5430,并繼續(xù)檢測電流。經(jīng)過實測，TPS5430關斷后，不論負載電阻如何變化甚至輸出短路，系統(tǒng)輸出電流均為零。由于采用了極低功耗的MSP430單片機，該方案的實際功耗僅67mW。

1.4 供電系統(tǒng)

（1）橋式整流電路的工作原理如圖1：e2為正半周時，對D1、D3 和方向電壓，Dl，D3 導通；對 D2、D4 加反向電壓，D2、D4 截止。 電路中構成 e2、Dl、Rfz、D3 通電回路，在 Rfz，上形成上正下負的半波整洗電壓，e2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4 導通；對 D1、D3 加反向電壓，D1、D3 截止。 電路中構成e2、D2、Rfz、D4通電回路，同樣在Rfz上形成上正下負的另外半波的整流電壓。

圖1 橋式整流電路的工作原理

如此重復下去，結果在Rfz，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！

圖2 系統(tǒng)整體框圖

（2）市電先經(jīng)過橋式電路整流然后再經(jīng)過電容濾波輸出直流電。

1.5 系統(tǒng)整體框圖

經(jīng)設計分析，系統(tǒng)整體如圖2所示。

2 硬件原理分析及設計

2.1 TD1583DC/DC模塊的設計

TD1583外部電路如圖3。引腳VI是輸入電源集成電路開關穩(wěn)壓器—適當?shù)妮斎肱月冯娙荼仨氃诖艘_前，以盡量減少電壓的瞬態(tài)和電源開關穩(wěn)壓器所需的電流。EN允許將開關穩(wěn)壓器電路關機的邏輯電平信號與反饋信號成一定比例變化，從而可調(diào)節(jié)下降總輸入電源電流約30uA。可拉該引腳電壓低于閾值約1.3V穩(wěn)壓，也可調(diào)節(jié)該引腳電壓在1.3V以上（最多以12V），關上穩(wěn)壓器。

圖3 TD1583外部圖

圖4 UCC29002外部圖

2.2 UCC29002均流模塊電路設計

芯片采用高增益、高精度的放大器電流檢測低值電阻兩端的電壓。芯片電流讀出放大器超低的輸入補償電壓使得對通過低值電阻的電流信息的檢測更加適宜。為防止錯誤的輸出調(diào)整信號，在誤差放大器的反向輸入端加一個比同向輸入端高25mV的固定偏置，當連輸入端輸入相等時不會做出調(diào)整。當芯片不能正常工作時調(diào)整放大器的同向輸入端將被下拉到地，防止該單元被錯誤調(diào)整。如圖4為UCC29002的外部電路。

3 軟件流程

圖5 系統(tǒng)軟件流程

4 結果及誤差分析

從測試結果來看，電路系統(tǒng)基本符合要求，我們的均流偏差在0.5%以內(nèi)，效率在80%左右。測試表明設計制作的直流均流源其基本功能和指標，都比較滿意，而且在許多指標、功能、操作方式上有很大發(fā)揮空間。

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